Abstract
In order to reduce the weight of automotive parts, lightweight materials like the press hardened AlSi coated high strength steel 22MnB5 is used. This steel enables a reduction of wall thicknesses and simultaneously ensures a high stiffness of the part, e. g., the B pillar. The usage of these steels requires suitable joining technologies. Therefore, a laser GMA hybrid welding process for fillet welds in overlap configuration was designed. This process provides high welding velocities and process tolerances against gaps and misalignments. In this case a single-mode fiber laser was used in order to reduce the thermal impact. Due to the fact that the laser focus spot has only a small diameter of 25 µm, a beam oscillation was used in order to distribute the laser energy over the melt pool width. This paper is focused on the cyclic load tests which were carried out and analyzed by the staircase method. The influences of laser power and oscillation width are dominating, whereas welding velocity and wire velocity have only a minor influence. By analyzing the failure location and crack propagation of specimens after the cyclic load test, the influence of the AlSi coating can be determined. Coating agglomerations at the fusion line of the melt pool are origins of crack initiation. This is attributed to the formation of brittle intermetallic phases.
Kurzfassung
Zur Gewichtsreduktion von Automobilteilen werden Leichtbauwerkstoffe wie der pressgehärtete hochfeste Stahl 22MnB5 mit AlSi-Beschichtung verwendet. Dieser Stahl ermöglicht eine Reduzierung der Wandstärken und gewährleistet gleichzeitig eine hohe Bauteilsteifigkeit, z. B. der B-Säule. Die Verwendung dieser Stähle erfordert geeignete Fügetechnologien. Aus diesem Grund wurde ein Laser-MSG-Hybridschweißprozess für Kehlnähte als Überlappkonfiiguration entwickelt. Dieses Verfahren liefert hohe Schweißgeschwindigkeiten und Prozesstoleranzen hinsichtlich Nahtüberbrückungen und Kantenversatz. In diesem Fall wurde ein Single-Mode-Faserlaser verwendet, um die thermische Belastung zu verringern. Da der Laserfokus einen kleinen Durchmesser von 25 µm aufweist, wurde eine Strahloszillation verwendet, um die Energie des Lasers über die Breite des Schmelzbades zu verteilen. Diese Veröffentlichung konzentriert sich auf Lastwechselversuche, die mit dem Stufenverfahren durchgeführt und analysiert wurden. Die Einflüsse der Laserleistung und Schwingungsbreite dominieren, während Schweißgeschwindigkeit und Drahtgeschwindigkeit nur einen geringen Einfluss haben. Durch die Analyse der Bruchstelle und Rissausbreitung nach dem Lastwechselversuch konnte der Einfluss der AlSi-Beschichtung bestimmt werden. Beschichtungsanhäufungen an der Schmelzlinie des Schmelzbades sind ursächlich für die Rissinitiierung. Dies ist auf die Bildung spröder intermetallischer Phasen zurückzuführen.
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